一种复合集流体及其制备方法和含该复合集流体的锂电池正极片、制备方法与流程

本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种复合集流体及其制备方法和含该复合集流体的锂电池正极片、制备方法。

背景技术：

1、锂电池作为一种新能源电池，具有工作电压高、比容量高、充放电寿命长、无记忆效应等优点。锂电池逐渐成为人们选择的主流能源，因此对锂电池的需求越来越高；同时锂电池使用的安全性也越来越成为人们关注的焦点，锂电池的制造方向逐渐趋于高能量、高容量，这就使得电芯朝着轻量化、高安全性方向发展。

2、目前商业化的锂电池主要以铜箔和铝箔作为电子传输的集流体，而铜箔和铝箔都具有非常高的密度，为了降低铜箔或铝箔对电池能量密度的影响，目前采用具有更低密度的高分子材料作为承载基体而表面镀金属的复合集流体替代纯金属箔材，虽解决了轻量化问题，但也带来其他不利影响。如三元电芯目前正极辊压一般采用加热的方式，其温度可达100～120℃，复合集流体上有一定厚度的活性物质覆盖区域基材高分子层受温度影响稍小，但作为极耳的涂布留白区域在热压时会受到高温影响，辊压后留白区域基材高分子层软化而形成的褶皱情况。公开号为cn113707886a的中国专利申请文献中公开了一种复合集流体，采用基层和金属层之间镀聚氨酯类低导热系数的物质，完全隔绝热传导，但复合集流体的基材层本身延展性较差，完全隔绝温度方式的集流体在辊压时候会因延展性较差导致收缩变形。因而目前复合集流体的使用会有辊压极片边缘褶皱情况，同时也不利于极片的后续激光切、制片，甚至导致卷绕工序极耳翻折，出现严重的短路情况。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于提供了一种在正极片辊压过程中不会发生热软化或冷收缩问题的复合集流体。

2、本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：

3、一种复合集流体，包括基材层、温控层和金属层；所述基材层相背的两个表面上分别设置有所述温控层，所述温控层远离所述基材层的表面上设置有所述金属层；其中，所述温控层由玻璃纤维制成。

4、优选地，所述基材层为高分子薄膜基材。

5、优选地，所述基材层的材料包括聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、丙烯腈-苯乙烯共聚物中的一种或多种的混合物。

6、优选地，所述玻璃纤维抗拉强度≥210mpa，延展性能范围为0.2％～0.5％。

7、优选地，所述温控层的厚度范围在0.01～0.1μm。

8、优选地，在进行热辊压制极片时，所述温控层传导50～80℃的温度至基材层；温控层材料的导热系数范围为0.03～0.1w/m.k。

9、优选地，所述金属层厚度范围在0.4～0.7μm；所述金属层为金属铝层。

10、本发明还提出一种所述的复合集流体的制备方法，包括以下步骤：

11、s1、将基材表面进行等离子体清洗，以除去表面的杂质；

12、s2、在等离子体清洗后的基材两表面制备温控层；

13、s3、在温控层表面制备金属层得到所述复合集流体。

14、优选地，在s2中，采用静电纺丝的方式在等离子体清洗后的基材两表面制备温控层。

15、优选地，在s3中，采用蒸镀或磁性控制溅射的方式在温控层表面制备金属层得到所述复合集流体。

16、本发明还提出一种锂电池正极片，含有所述的复合集流体。

17、本发明还提出一种所述的锂电池正极片的制备方法，包括以下步骤：

18、s1、在复合集流体上均匀的涂覆正极活性物质材料形成正极活性物质层得到涂布极片，其中，所述正极活性物质层的厚度为120～130μm；

19、s2、对上述涂布极片进行辊压，辊压采用热辊方式，温度为100-120℃得到所述锂电池正极片。

20、本发明的优点在于：本发明提出了一种复合集流体，所述复合集流体通过在基材高分子层与金属层之间增加由玻璃纤维制成的温控层，在热辊压制极片过程中能传导50-80℃的温度至基材层，通过材料的吸热能力转换，避免了外表面金属吸收的热能量，直接影响到基材高分子层的热软化情况，同时也防止完全隔绝热量，通过温控层调节温度，部分的传递热量，避免基材层的冷收缩变形。通过本发明可以实现正极片在辊压过程集流体不会发生热软化或冷收缩问题，尤其是未涂覆的留白区域。

21、本发明通过改善复合集流体的结构层，使得集流体的基材层高分子材料不易受到正极辊压的温度影响，极大的改善了极片的加工性能，提高了辊压、制片、卷绕的合格率，降低了辊压断带、极耳收缩褶皱、折极耳等不良问题出现，同步也降低了报废带来的生产成本问题。

22、附图说明

23、图1为本发明实施例1提供的正极片的结构示意图；

技术特征：

1.一种复合集流体，其特征在于：包括基材层、温控层和金属层；所述基材层相背的两个表面上分别设置有所述温控层，所述温控层远离所述基材层的表面上设置有所述金属层；其中，所述温控层由玻璃纤维制成。

2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于：所述基材层为高分子薄膜基材。

3.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于：所述基材层的材料包括聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、丙烯腈-苯乙烯共聚物中的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于：所述玻璃纤维抗拉强度≥210mpa，延展性能范围为0.2％～0.5％。

5.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于：所述温控层的厚度范围在0.01～0.1μm。

6.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于：在进行热辊压制极片时，所述温控层传导50～80℃的温度至基材层；温控层材料的导热系数范围为0.03～0.1w/m.k。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的复合集流体，其特征在于：所述金属层厚度范围在0.4～0.7μm；所述金属层为金属铝层。

8.一种如权利要求1-7中任一项所述的复合集流体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

9.一种锂电池正极片，其特征在于：含有如权利要求1-7中任一项所述的复合集流体。

10.一种如权利要求9所述的锂电池正极片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种复合集流体及其制备方法和含该复合集流体的锂电池正极片、制备方法，集流体包括基材层、温控层和金属层；所述基材层相背的两个表面上分别设置有所述温控层，所述温控层远离所述基材层的表面上设置有所述金属层；所述温控层由玻璃纤维制成。采用本发明复合集流体制成的正极片在热辊压时，用于切割极耳的边缘留白区不会因为加热，导致复合集流体的基材层高分子薄膜材料软化变形；冷辊压时，也不会因为复合集流体的基材层本身延展性较差导致收缩变形，改善了复合集流体基材层的褶皱问题。

技术研发人员：钟玉翔,唐国伟,夏佳灵
受保护的技术使用者：合肥国轩高科动力能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14